ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

Inductancia, Motores y Generadores de CC.Informe de Laboratorio de Física C

Profesor:Ronald Rovira

Fecha de Entrega: 07/09/2010Paralelo: 14

AlumnoCarlos Bernal A.

Resumen

Demostramos que la energía mecánica se transformó en energía eléctrica y como las bobinas atrasan el flujo de la corriente y como también influye si la frecuencia es alta o baja en la bobina.

Introducción

En un Inductor o bobina, se denomina inductancia, L, a la relación entre el flujo

magnético, y la intensidad de corriente eléctrica, I:

La autoinducción es el fenómeno por el que una corriente eléctrica (intensidad) que varía en el tiempo en un circuito eléctrico produce en el mismo circuito otra fuerza electromotriz o voltaje inducido opuesto a la variación del voltaje del inductor.

Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magnético y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo magnético.

Un rotor es la parte giratoria de una máquina.

Procedimiento Experimental

Armamos el circuito como nos indica la guía, con un reóstato, una fuente de voltaje y dos bombillas. Cerramos el circuito y anotamos lo observado.

Luego aumentamos la resistencia en el reóstato y volvemos a cerrar el circuito. Anotamos las observaciones.

Armamos otro sistema como indica la guía. Giramos la manivela en sentido horario y antihorario. Anotamos las observaciones para ambos casos. Aumentamos las revoluciones en la maquina.

Por último con una fuente de voltaje y dos cables conectados a la misma, colocamos cuidadosamente los cables en la punta de la bobina y observamos.

Resultados

El bombillo conectado en serie con el inductor se demoraba en prenderse con la misma intensidad que el otro bombillo. Sin el yugo el bombillo alcanzaba la misma intensidad en menor tiempo. El bombillo conectado en serie con el inductor no se prendió como el otro bombillo. Sin el yugo si se prendía un poco pero no alcanzaba la misma intensidad que el otro bombillo

Al girar la bobina en sentido horario la aguja del voltímetro marcaba un valor fijo pero en sentido negativo, es decir no había lectura, mientras que cuando giraba en sentido antihorario si había lectura.

Al conectar los terminales de los cables conectados a la fuente con los semi-anillos de la bobina, ésta comenzaba a rotar, con una excepción, que era cuando la bobina estaba vertical con respecto a los imanes; en esa posición no rotaba para nada. En contraste, cuando se encontraba en posición horizontal, al conectarse con la fuente giraba lo más rápido, comparando con la velocidad de rotación al encontrarse la bobina entre las posiciones mencionadas anteriormente.

Discusión

Observamos el comportamiento de un inductor y su efecto en un circuito con resistencias, tanto cuando se alimentaba con corriente continua y con corriente alterna. Por definición, sabemos que el rol de un inductor es atrasar la corriente con respecto al voltaje en un circuito. Esto se debe a que al conectar el circuito, esa corriente que pasa crea un campo magnético, y como la corriente comienza a fluir significa que el flujo cambia. Frente a este cambio en el flujo, lo que el inductor hace es inducir una fem contraria a este cambio de flujo, por lo que en un inicio dicho dispositivo se comporta con un switch abierto, y la corriente total en el circuito viene a ser cero. Conforme transcurre el tiempo, esta oposición al paso de corriente disminuye, y el inductor empieza a permitir el paso de la misma. Este fenómeno lo observamos claramente en la primera actividad.

Primero, al alimentar el circuito con una fuente de voltaje continuo, apenas se cierra el switch el bombillo conectado en serie a la bobina (inductor) no se prendió, mientras que aquel conectado en paralelo sí lo hizo. De manera rápida, el bombillo en serie comenzó a prenderse hasta iluminarse con la misma intensidad que el otro: justamente el comportamiento que esperábamos observar. Al introducir el yugo en la bobina obtuvimos que el bombillo en serie tardó un poco más en prenderse. Esto es porque, como el yugo puede magnetizarse, lo que hace es intensificar la oposición al paso de corriente del inductor, y por ende, su inductancia. Cabe mencionar que este proceso de retardo duró unos segundos, ya que como la tensión era continua, el flujo no está cambiando constantemente.

Para el caso en que se alimentó el circuito con tensión alterna, se tuvo que también se retrasó la corriente en el bombillo conectado en serie al inductor, pero ahora la intensidad a la que llegó no es la misma que la del bombillo conectado en paralelo. Esto se debe básicamente al hecho que la tensión, y por ende la corriente que circula por ellos, es alterna así que el flujo está constantemente variando. Lo que provoca esta situación es una oposición constante por parte del inductor y por eso es que el bombillo no se prende con la misma intensidad del otro bombillo. Ahora, así como el yugo en el caso de corriente continua afectaba el tiempo que le tomaba prenderse el bombillo, acá también influye, nada más que el efecto es mucho mayor, de modo que el bombillo, al introducir el yugo en el inductor, nunca se prendió mientras lo observamos.

El motor eléctrico tiene un comportamiento análogo al de los generadores, solo que se da en sentido contrario. Al conectar la bobina a la fuente de voltaje continuo, esa corriente, a más de inducir un campo magnético, interactúa con el campo magnético ya presente. Como sabemos, existe un momento dipolar magnético asociado con la bobina, y éste tiende a alinearse con el campo. Como no están alineados la bobina rota. Esto es justamente lo que explica el comportamiento observado cuando la bobina no rotaba en posición vertical; en esta situación el momento magnético ya se encontraba alineado con el campo, por lo que no habría ningún momento de torsión creado. En cambio, al estar en posición horizontal, la desviación es máxima con respecto a la dirección del campo, y por eso la velocidad de rotación es la mayor que en otras posiciones.

Conclusiones

Los inductores retrasan la corriente tanto en un circuito de corriente continua como de corriente alterna el efecto es mucho mayor en un circuito de corriente alterna, y en ambos el retraso de la corriente se intensifica con un núcleo de hierro en el interior del inductor.

Los generadores eléctricos tanto de corriente alterna o continua pueden lograrse a partir de una fuerza mecánica, como es el girar la bobina empleada, y este proceso de transformación de energía es muy eficiente.

En un motor eléctrico, cuando el momento magnético de la bobina está alineado con el campo magnético externo, no rota, ya que no se genera un momento de torsión. Por eso los motores tienen devanados en muchas direcciones, para prevenir un situación como tal y también maximizar la velocidad de rotación.

Bibliografía

SERWAY, R (1993), Física, vol. II. Edit. McGraw – HiH, sexta edición. Capitulo 28HALLIDAY – RESNICK, (1992) Física, parte 2, cap. 34, CESCSA, duodécima reimpresión.Fisica General de Antonio Máximo y Beatriz Alvarenga cuarta edición.Fisica, Principios con Aplicaciones - 6ta Edicion - Douglas Giancoli